基础工程设计(华科)

《基础工程》

课程设计

学校：华中科技大学

学院：文华学院

专业班级：05土木工程1班

*名：**

学号：************

指导教师：张光永 (老师)

时间：2008年6月

《基础工程》课程设计任务书

一、设计题目：柱下钢筋混凝土预制桩基础

二、工程地质资料

建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同，自上而下划分为4层，物理力学性质指标见表1-1，勘察期间测得地下水水位埋深为2.0m。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。

三、桩基础设计资料

（1）地基基础设计等级为乙级；

（2）已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：轴力F k=(3200+20n)kN，弯矩M k=(400+10n)kN⋅m，剪力H k=(50+2n)kN。（其中，M k、H k沿柱截面长边方向作用；n为学生学号最后两位数）；

（3）柱的截面尺寸为：400mm⨯600mm；

（4）承台底面埋深：d=2.0m；

（5）根据地质资料，以灰黄色粉质粘土为桩尖持力层，钢筋混凝土预制桩断面尺寸300⨯300mm，桩长10.0m；

（6）桩基沉降量容许值：[s]= 200（mm）；

（7）沉桩方式：静压；

（8）桩静载荷试验数目为3，其中极限承载力最小的一个桩其Q-s曲线如图1所示。

四、设计内容及要求

（1）确定单桩竖向承载力特征值；

（2）确定桩数，桩的平面布置，承台平面尺寸，单桩承载力验算；

（3）软弱下卧层承载力验算；

（4）桩基沉降验算；

（5）桩身结构设计及验算；

（6）承台结构设计及验算；

（7）桩及承台施工图设计：包括桩平面布置图、桩身配筋图、承台配筋图、节点详图、钢筋图、钢筋表和必要的施工说明；

（8）需提交的报告：计算说明书和桩基础施工图。建议图纸采用A3幅面，表达要清楚；计算说明书一律用A4幅面；装订顺序：封面（包含信息：《基础工程》课程设计，专业班级，学号，姓名，日期），设计任务书，计算说明书，施工图（图纸折叠成A4大小）。

五、参考文献

(1)中国建筑科学研究院.建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）.北京：中国建筑工

业出版社.2002

(2)中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范（JGJ94-94）.北京：中国建筑工业出版社.1995

(3)中国建筑科学研究院.建筑结构荷载规范（GB50009-2002）.北京：中国建筑工业出

版社.2002

(4)中国建筑科学研究院.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）.北京：中国建筑工业

出版社.2002

(5)《桩基工程手册》编写委员会.桩基工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1997

(6)莫海鸿，杨小平主编.基础工程.北京：中国建筑工业出版社，2003

(7)张克恭，刘松玉主编.土力学.北京：中国建筑工业出版社，2001

(8)袁聚云等.土木工程专业毕业设计指南—岩土工程分册.北京：中国水利水电出版社，

1989

设计说明书

（一） 荷载情况

已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：

轴力F k =3200+20⨯36=3920kN ，弯矩M k =400+10⨯36=760kN ⋅m ，剪力H k =50+2⨯36=122kN 。（其中，M k 、H k 沿柱截面长边方向作用。） （二） 确定单桩竖向承载力特征值 1. 按经验公式计算

左图图1.所示为经验公式原理图

由中建书式（4-22）k p p si i

R q A u

q l

=+∑

桩尖处为灰黄色粉质粘土层，液性指数L I =0.6（可塑性），桩的入土深度为10m ，由表可查得

p q =（900 1100）kpa,用直线插值法可得：p q =980kpa

桩侧土的摩擦力，查表可得： 灰色粘土：当0.75 1.0L I <≤ s q =17

24，取s q =17kpa;

灰黑色粘土：当0.50.75

L I <≤ s q =24

31，用直线插入，可得s q =29kpa ，将有关数值代

入中建书式（4-22）：()2

9800.340.317928.21305.64R kpa kpa ⎡⎤=⨯+⨯⨯+⨯=⎣⎦

2. 根据静荷载Q-s 曲线：

550

550,275, 1.23302

u u k k Q Q kN R kN kN R R kN k ==

==== 综上，最终取单桩承载力设计值为R=330kN 。

结构示意图 图2.

（三） 确定桩数、

桩的平面布置、承台平面尺寸及单桩承载力验算

1. 确定桩数

初步拟定桩的布置如图所示，按行列式排列，承台尺寸为：4.6⨯2.62

m 。 上部传来的轴力

k F =3920kN ，承台

及其以上覆土的平均重度取为γ=203

/kN m ，承台埋深已知为d=2.0m ，则有：

G=2.6⨯4.6⨯2.0⨯20kN=478.4kN 按中心受压确定桩的数量：3920478.4

13.33330

k F G n R ++'=

==根， 因为承台顶面有弯矩760k M kN m =⋅及122k H kN =作用，则承台地面有：

760122 1.5943k k M M H d kN m '=+=+⨯=⋅ 由于偏心作用，故取

n=（1.1~1.2）n '=14.63~15.9根，取n=15根。

2. 桩的平面布置及承台平面尺寸

桩距：330.30.9S d ==⨯= 取S=1.0m ，承台边长：a=2⨯（300+1000+1000）=4600mm ， b=2⨯（300+1000）=2600mm ，承台高度：h=1.5m ，桩顶伸入承台50mm ，钢筋保护层取70mm ，承台有效高度0 1.50.07 1.431430h m mm =-==，桩布置及承台见下图图3.所示：

3. 单桩承载力验算 单桩所受平均作用力：3920478.4

293.2333015

k k a F G Q kN kN R kN n ++=

==<= ()()max max

min

2

227601221.52356.11.2396293.23230.106(21)

k k k k k

i M H h x R kN a Q

Q kN

x ++⨯⨯⎧<==±=±=

⎨

>⨯+⎩∑